二次电池的制造方法与流程

文档序号:17235135发布日期:2019-03-30 08:18阅读:124来源:国知局
二次电池的制造方法与流程

本公开涉及二次电池的制造方法。



背景技术:

在电动汽车(ev)或混合动力电动汽车(hev、phev)等的驱动用电源中使用碱性二次电池或非水电解质二次电池等方形二次电池。

在这些方形二次电池中,由具有开口的有底筒状的方形包装体和将该开口封口的封口板构成电池壳体。在电池壳体内同电解液一起收纳由正极板、负极板以及隔板构成的电极体。在封口板安装正极端子以及负极端子。正极端子经由正极集电体与正极板电连接,负极端子经由负极集电体与负极板电连接。

正极板包含金属制的正极芯体和形成于正极芯体表面的正极活性物质混合剂层。在正极芯体的一部分形成正极芯体露出部,该正极芯体露出部不形成正极活性物质混合剂层。并且,在该正极芯体露出部连接正极集电体。另外,负极板包含金属制的负极芯体和形成于负极芯体表面的负极活性物质混合剂层。在负极芯体的一部分形成负极芯体露出部,该负极芯体露出部不形成负极活性物质混合剂层。并且,在该负极芯体露出部连接负极集电体。

例如在专利文献1中提出有利用在一个端部设有正极芯体露出部以及负极芯体露出部的电极体的方形二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:jp特开2014-182993号公报

关于车载用二次电池、特别是ev或phev等所使用的二次电池,要求开发体积能量密度更高的二次电池。通过使将电极体和端子电连接的集电构件成为由多个集电体构成的结构,能易于制作体积能量密度更高的方形二次电池。在这样的情况下,期望提升集电体间的连接部的可靠性。



技术实现要素:

本发明的目的在于,提供可靠性更高的二次电池。

在本公开的一个方案的二次电池的制造方法中,所述二次电池具备:包含正极板和负极板的电极体;具有开口并收容所述电极体的包装体;将所述开口封口的封口板;安装在所述封口板的端子;设于所述正极板或所述负极板的凸片部;和将所述凸片部和所述端子电连接的第1集电体以及第2集电体,所述二次电池的制造方法具有:通过能量线的照射对所述第1集电体和所述第2集电体进行焊接的焊接工序,在进行所述焊接工序之前的状态下,所述第1集电体以及所述第2集电体中的至少一者具有表面粗糙度大于其他部分的粗面部,在所述焊接工序中,通过对所述粗面部照射能量线来对所述第1集电体和所述第2集电体进行焊接连接。

在本公开的一个方案的二次电池的制造方法中,构成为:设于构成电极体的正极板或负极板的凸片部和端子通过第1集电体以及第2集电体而连接。因此,通过减小封口板与电极体之间的空间而成为易于制作能量密度高的二次电池的结构。

进而,在第1集电体以及第2集电体中的至少一者设置粗面部,通过对该粗面部照射能量线来对第1集电体和第2集电体进行焊接连接。粗面部由于与其他部分相比表面粗糙度更大,因此其与其他部分相比更难反射能量线。因此,在对粗面部照射能量线时,第1集电体或第2集电体的温度易于上升,第1集电体或第2集电体易于熔融。因而,能更有效率地对第1集电体和第2集电体进行焊接连接,形成可靠性更高的焊接连接部。另外,能有效地抑制溅射或毛刺等产生。因此,成为能更确实地防止因溅射或脱落的毛刺而产生内部短路的可靠性高的二次电池。

优选,所述电极体包含第1电极体要素和第2电极体要素,所述第1电极体要素具有由多个所述凸片部构成的第1凸片群,所述第2电极体要素具有由多个所述凸片部构成的第2凸片群,所述二次电池的制造方法具有:在所述第2集电体连接所述第1凸片群和所述第2凸片群的凸片部连接工序;和将所述第1电极体要素和所述第2电极体要素汇总成一者的汇总工序,在所述凸片部连接工序之后进行所述焊接工序,在所述焊接工序之后进行所述汇总工序。根据这样的方法,能容易地制作体积能量密度更高的二次电池。

更优选,具有:将所述第1集电体与所述端子电连接并固定在所述封口板的固定工序,在所述固定工序之后进行所述焊接工序。根据这样的方法,能容易地制作体积能量密度更高的二次电池。

优选,在所述焊接工序中,将设于所述第1集电体的突起配置在设于所述第2集电体的开口或缺口的内部,将所述突起和所述开口或缺口的缘部焊接。根据这样的方法,能将第1集电体和第2集电体更牢固地焊接连接,成为可靠性更加提升的二次电池。

能够是,在所述第2集电体中,在所述开口或缺口的周围设置所述粗面部。

能够是,在所述第1集电体中,在所述突起设置所述粗面部。

能够是,在将所述突起配置在所述开口或缺口的内部之前的状态下,在所述第1集电体以及所述第2集电体中的至少一者没置所述粗面部。根据这样的方法,即使在设置粗面部时产生了微小的金属粉,也能容易地从第1集电体或第2集电体除去金属粉。并且,由于能在从第1集电体或第2集电体除去金属粉之后对二次电池进行组装,因此能有效地抑制金属粉混入到电池壳体内。

能够是,具有:在将所述突起配置在所述开口或缺口的内部之后对所述第1集电体以及所述第2集电体中的至少一者照射能量线来形成所述粗面部的粗面部形成工序,在所述粗面部形成工序之后进行所述焊接工序。根据这样的方法,由于能在给定的位置确实地形成粗面部,因此能形成更具可靠性的焊接连接部。

能够是,所述第2集电体具有厚度比其他部分薄的薄壁部,在所述薄壁部的表面形成所述粗面部,对所述粗面部照射能量线,将所述薄壁部与所述第1集电体焊接连接。根据这样的方法,能将第1集电体和第2集电体更牢固地焊接连接,成为可靠性更加提升的二次电池。

优选,所述粗面部通过对所述第1集电体以及所述第2集电体中的至少一者照射能量线来形成。根据这样的方法,能在给定的位置确实地形成具有给定的表面粗糙度的粗面部。

发明效果

根据本公开,能提供可靠性更高的二次电池。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的方形二次电池的立体图。

图2是沿着图1的ii-ii线的截面图。

图3是实施方式1所涉及的正极板的俯视图。

图4是实施方式1所涉及的负极板的俯视图。

图5是实施方式1所涉及的电极体要素的俯视图。

图6是安装各部件后的封口板的底视图。

图7是表示在第2正极集电体连接正极凸片部并在第2负极集电体连接负极凸片部的工序的图。

图8的(a)是第1负极集电体的俯视图。(b)是沿着(a)的viiib-viiib线的截面图。(c)是(a)中的集电体突起附近的放大图。(d)是(b)中的集电体突起附近的放大图。

图9的(a)是第2负极集电体的俯视图。(b)是沿着(a)的ixb-ixb线的截面图。(c)是(a)中的集电体开口附近的放大图。(d)是(b)中的集电体开口附近的放大图。

图10是图2中的正极端子附近的放大图。

图11是图2中的负极端子附近的放大图。

图12是实施方式2所涉及的二次电池的第1负极集电体与第2负极集电体的连接部附近的放大截面图。(a)是表示焊接前的状态的图,(b)是表示焊接后的状态的图。

图13是实施方式3所涉及的二次电池的第1负极集电体与第2负极集电体的连接部附近的放大截面图。(a)是表示焊接前的状态的图,(b)是表示焊接后的状态的图。

图14是实施方式4所涉及的二次电池的负极端子附近的放大图。

图15是实施方式4所涉及的二次电池的第1负极集电体与第2负极集电体的连接部附近的放大截面图。(a)是表示焊接前的状态的图,(b)是表示焊接后的状态的图。

附图标记的说明

20方形二次电池

100电池壳体

1方形包装体

2封口板

2a正极端子安装孔

2b负极端子安装孔

3电极体

3a第1电极体要素

3b第2电极体要素

4正极板

4a正极芯体

4b正极活性物质混合剂层

40正极凸片部

40a第1正极凸片群

40b第2正极凸片群

5负极板

5a负极芯体

5b负极活性物质混合剂层

50负极凸片部

50a第1负极凸片群

50b第2负极凸片群

6a第1正极集电体

6c薄壁部

6d开口

6w集电体第2凹部

6x集电体突起

6b第2正极集电体

6b1凸片部连接区域

6b2集电体连接区域

6b3连接区域

6e目标孔

6f集电体第1凹部

6y集电体开口

6z开口部

7正极端子

7a端子密封构件

7x金属板

7y橡胶构件

7b端子贯通孔

8a第1负极集电体

8c端子插入孔

8d集电体第1凹部

8e第1水平部

8f第1倾斜部

8w集电体第2凹部

8x集电体突起

8b第2负极集电体

8b1凸片部连接区域

8b2集电体连接区域

8b3连接区域

8g集电体第1凹部

8h第2水平部

8i第2倾斜部

8k目标孔

8y集电体开口

9负极端子

10内部侧绝缘构件

11外部侧绝缘构件

12内部侧绝缘构件

13外部侧绝缘构件

14绝缘片

15电解液注液孔

16密封栓

17气体排出阀

60电流阻断机构

61导电构件

62变形板

63第1绝缘构件

63a绝缘构件开口

63b绝缘构件突起

63x绝缘构件第1区域

63y绝缘构件第2区域

63z绝缘构件第3区域

70固定部

80盖部

90焊接部

170、171粗面部

108a、208a、308a第1负极集电体

108b、208b、308b第2负极集电体

108x、208x集电体突起

108y、208y集电体开口

108g、208g集电体第1凹部

173、270、370粗面部

190、290、390焊接连接部

308x薄壁部

308b1凸片部连接区域

30862集电体连接区域

308b3连接区域

具体实施方式

以下说明实施方式1所涉及的方形二次电池20的结构。另外,本公开并不限定于以下的实施方式1。

图1是方形二次电池20的立体图。图2是图1的ii-ii线的截面图。如图1以及图2所示那样,方形二次电池20具有电池壳体100,该电池壳体100由具有开口的有底方筒状的方形包装体1和将方形包装体1的开口封口的封口板2构成。方形包装体1以及封口板2分别优选是金属制,例如优选设为铝或铝合金制。在方形包装体1内同电解液一起收容包含正极板和负极板的电极体3。在电极体3与方形包装体1之间配置树脂制的绝缘片14。

在电极体3的封口板2侧的端部设置正极凸片部40以及负极凸片部50。正极凸片部40经由第1正极集电体6a和第2正极集电体6b与正极端子7电连接。负极凸片部50经由第1负极集电体8a和第2负极集电体8b与负极端子9电连接。

第2正极集电体6b沿着封口板2配置,在第2正极集电体6b中的电极体3侧的面连接正极凸片部40,正极凸片部40成为弯曲的状态。因此,能减小封口板2与电极体3之间的空间,成为体积能量密度更高的二次电池。另外,第2负极集电体8b沿着封口板2配置,在第2负极集电体8b中的电极体3侧的面连接负极凸片部50,负极凸片部50成为弯曲的状态。因此,能减小封口板2与电极体3之间的空间,成为体积能量密度更高的二次电池。

正极端子7经由树脂制的外部侧绝缘构件11固定在封口板2。负极端子9经由树脂制的外部侧绝缘构件13固定在封口板2。正极端子7优选金属制,更优选铝或铝合金制。负极端子9优选金属制,更优选铜或铜合金制。另外,负极端子9更优选在电池壳体100的内部侧具有由铜或铜合金构成的部分,在电池壳体100的外部侧具有由铝或铝合金构成的部分。另外,优选对负极端子9的表面实施镍镀覆等。

优选在正极板与正极端子7之间的导电路径设置当电池壳体100内的压力成为给定值以上时工作而将正极板与正极端子7之间的导电路径阻断的电流阻断机构60。在电流阻断机构60与电极体3之间配置树脂制的盖部80。另外,也可以在负极板与负极端子9之间的导电路径设置电流阻断机构。

在封口板2设置当电池壳体100内的压力成为给定值以上时断裂而将电池壳体100内的气体排出到电池壳体100外的气体排出阀17。另外,气体排出阀17的工作压设定成大于电流阻断机构60的工作压的值。

在封口板2设置电解液注液孔15,在从电解液注液孔15对电池壳体100内注入电解液后,将电解液注液孔15用密封栓16密封。

接下来说明方形二次电池20的制造方法。

[正极板的制作]

制作包含作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物、作为粘合剂的聚偏氟乙烯(pvdf)、作为导电剂的碳材料、以及作为分散介质的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)的正极浆料。将该正极浆料涂敷在作为正极芯体的厚度15μm的矩形的铝箔的两面。然后,通过使其干燥来去除正极浆料中的n-甲基-2-吡咯烷酮,在正极芯体上形成正极活性物质混合剂层。之后,进行压缩处理,使正极活性物质混合剂层成为给定厚度。将如此得到的正极板切割成给定的形状。

图3是用上述的方法制作的正极板4的俯视图。如图3所示那样,正极板4具有在矩形的正极芯体4a的两面形成正极活性物质混合剂层4b的主体部。在正极板4设置正极凸片部40。正极芯体4a从主体部的端边突出,该突出的正极芯体4a构成正极凸片部40。另外,正极凸片部40可以如图3所示那样是正极芯体4a的一部分,也可以将其他构件与正极芯体4a连接来作为正极凸片部40。另外,能在正极凸片部40中与正极活性物质混合剂层4b相邻的部分设置电阻大于正极活性物质混合剂层4b的正极保护层。该正极保护层优选包含氧化铝、二氧化硅、氧化锆等陶瓷粒子以及粘结剂。另外,正极保护层更优选包含碳材料等导电性粒子。

[负极板的制作]

制作包含作为负极活性物质的石墨、作为粘合剂的苯乙烯丁二烯橡胶(sbr)、作为增稠剂的羧甲基纤维素(cmc)、以及水的负极浆料。将该负极浆料涂敷在作为负极芯体的厚度8μm的矩形的铜箔的两面。然后,通过使其干燥来去除负极浆料中的水,在负极芯体上形成负极活性物质混合剂层。之后,进行压缩处理,使负极活性物质混合剂层成为给定厚度。将如此得到的负极板切割成给定的形状。

图4是用上述的方法制作的负极板5的俯视图。如图4所示那样,负极板5具有在矩形的负极芯体5a的两面形成负极活性物质混合剂层5b的主体部。在负极板5设置负极凸片部50。负极芯体5a从主体部的端边突出,该突出的负极芯体5a构成负极凸片部50。另外,负极凸片部50可以如图4所示那样是负极芯体5a的一部分,也可以将其他构件与负极芯体5a连接来作为负极凸片部50。

[电极体要素的制作]

用上述的方法制作50片正极板4以及51片负极板5,将它们隔着聚烯烃制的方形的隔板层叠,制作层叠型的电极体要素(3a、3b)。如图5所示那样,电极体要素(第1电极体要素3a、第2电极体要素3b)在一个端部具有层叠多片正极凸片部40的正极凸片群(第1正极凸片群40a、第2正极凸片群40b)和层叠多片负极凸片部50的负极凸片群(第1负极凸片群50a、第2负极凸片群50b)。在电极体要素(3a、3b)的两外表面配置隔板,能用胶带等固定成将各极板以及隔板层叠的状态。或者,也可以在隔板设置粘接层,将隔板和正极板4、隔板和负极板5分别粘接。

另外,隔板的俯视观察下的大小优选与负极板5相同或大于负极板5。也可以在2片隔板之间配置正极板4或负极板5,在成为将隔板的周缘附近部分地热熔敷的状态之后,将正极板4和负极板5层叠。另外,也能在每次制作电极体要素(3a、3b)时,使用长条状的隔板,一边使长条状的隔板成为曲折状一边层叠正极板4以及负极板5。另外,还能使用长条状的隔板,一边卷绕长条状的隔板一边层叠正极板4以及负极板5。另外,电极体要素并不限定于层叠型。还能将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的隔板卷绕,成为卷绕型的电极体要素。

[封口体的组装]

使用图2、图6以及图10来说明向封口板2安装正极端子7以及第1正极集电体6a的安装方法以及电流阻断机构60的结构。在设于封口板2的正极端子安装孔2a的外表面侧配置外部侧绝缘构件11,在正极端子安装孔2a的内表面侧配置内部侧绝缘构件10以及杯状的导电构件61。接下来,将正极端子7分别插入到外部侧绝缘构件11的贯通孔、封口板2的正极端子安装孔2a、内部侧绝缘构件10的贯通孔、以及导电构件61的贯通孔中。然后,将正极端子7的前端铆接在导电构件61上。由此,将正极端子7、外部侧绝缘构件11、封口板2、内部侧绝缘构件10、以及导电构件61固定。另外,优选通过激光焊接等将正极端子7中被铆接的部分和导电构件61焊接。另外,优选内部侧绝缘构件10以及外部侧绝缘构件11分别是树脂制。

导电构件61在电极体3侧具有开口部。圆盘状的变形板62配置成将导电构件61的开口部堵塞,变形板62的周缘与导电构件61焊接连接。由此,导电构件61的开口部被变形板62密闭。另外,导电构件61以及变形板62分别优选金属制,更优选铝或铝合金制。设于导电构件61的电极体3侧的开口部的形状并不限定于圆形,也可以是方形。另外,变形板62的形状只要是能将导电构件61的开口部密闭的形状即可。

接下来,在变形板62的电极体3侧配置树脂制的第1绝缘构件63。第1绝缘构件63优选具有连接部,该连接部与内部侧绝缘构件10连接。另外,优选在第1绝缘构件63设置爪状的钩挂固定部,在导电构件61设置凸缘部、凹部或凸部,将第1绝缘构件63的钩挂固定部在导电构件61固定到凸缘部、凹部或凸部。

在第1绝缘构件63的电极体3侧的面形成固定用突起。另外,第1绝缘构件63优选具有:配置于变形板62的下方的绝缘构件第1区域63x;从绝缘构件第1区域63x中的端部向封口板2延伸的绝缘构件第2区域63y;和从绝缘构件第2区域63y的端部在水平方向上延伸的绝缘构件第3区域63z。在绝缘构件第3区域63z,在与封口板2的电解液注液孔15对置的位置设置绝缘构件开口63a。另外,在绝缘构件开口63a的缘部设置向电极体3突出的绝缘构件突起63b。

接下来,将第1正极集电体6a配置在第1绝缘构件63的电极体3侧。第1正极集电体6a具有固定用贯通孔。然后,将第1绝缘构件63的固定用突起插入到第1正极集电体6a的固定用贯通孔中,将固定用突起的前端扩径,将第1绝缘构件63和第1正极集电体6a固定。由此,形成固定部70。固定部70优选如图6所示那样,设置成包围变形板62与第1正极集电体6a的连接部。优选设置2处以上的固定部70,优选设置3处以上,更优选设置4处以上。

之后,通过设于第1绝缘构件63的贯通孔将变形板62和第1正极集电体6a焊接连接。另外,第1正极集电体6a优选具有薄壁部6c,在该薄壁部6c与变形板62焊接连接。优选,在薄壁部6c的中央设置开口6d,将该开口6d的缘部与变形板62焊接连接。另外,优选在薄壁部6c设置环状的凹口部,将变形板62与第1正极集电体6a的连接部包围。另外,还能预先将第1绝缘构件63和第1正极集电体6a连接,将连接第1正极集电体6a的第1绝缘构件63配置在变形板62的电极体3侧。

在电池壳体100内的压力成为给定值以上时变形板62变形,使得变形板62的中央部移动到上方(正极端子7侧)。伴随该变形板62的变形,第1正极集电体6a的薄壁部6c断裂。由此,正极板4与正极端子7的导电路径被切断。

在正极端子7设置端子贯通孔7b,通过该端子贯通孔7b使气体流入到电流阻断机构60内部,能够在将变形板62推压到第1正极集电体6a的状态下,将变形板62和第1正极集电体6a焊接连接。最终,端子贯通孔7b被端子密封构件7a密封。端子密封构件7a优选具有金属板7x和橡胶构件7y。

使用图2、图6以及图11来说明向封口板2安装负极端子9以及第1负极集电体8a的安装方法。在设于封口板2的负极端子安装孔2b的外表面侧配置外部侧绝缘构件13,在负极端子安装孔2b的内表面侧配置内部侧绝缘构件12以及第1负极集电体8a。接下来,将负极端子9分别插入到外部侧绝缘构件13的贯通孔、封口板2的负极端子安装孔2b、内部侧绝缘构件12的贯通孔、以及第1负极集电体8a的贯通孔中。然后,将负极端子9的前端铆接在第1负极集电体8a上。由此,将外部侧绝缘构件13、封口板2、内部侧绝缘构件12、以及第1负极集电体8a固定。另外,优先通过激光焊接等将负极端子9中被铆接的部分和第1负极集电体8a焊接。另外,优选内部侧绝缘构件12以及外部侧绝缘构件13分别是树脂制。

[第2集电体与凸片部的连接]

图7是表示正极凸片部40向第2正极集电体6b连接的连接方法、负极凸片部50向第2负极集电体8b连接的连接方法的图。用上述的方法制作两个电极体要素,分别做出第1电极体要素3a、第2电极体要素3b。另外,第1电极体要素3a和第2电极体要素3b可以是完全相同的结构,也可以是不同的结构。第1电极体要素3a具有由多个正极凸片部40构成的第1正极凸片群40a和由多个负极凸片部50构成的第1负极凸片群50a。第2电极体要素3b具有由多个正极凸片部40构成的第2正极凸片群40b和由多个负极凸片部50构成的第2负极凸片群50b。

在第1电极体要素3a与第2电极体要素3b之间配置第2正极集电体6b和第2负极集电体8b。然后,将设于第1电极体要素3a的第1正极凸片群40a配置在第2正极集电体6b上,将设于第1电极体要素3a的第1负极凸片群50a配置在第2负极集电体8b上。另外,将设于第2电极体要素3b的第2正极凸片群40b配置在第2正极集电体6b上,将设于第2电极体要素3b的第2负极凸片群50b配置在第2负极集电体8b上。第1正极凸片群40a以及第2正极凸片群40b分别与第2正极集电体6b焊接连接而形成焊接部90。第1负极凸片群50a以及第2负极凸片群50b分别与第2负极集电体8b焊接连接而形成焊接部90。焊接方法优选超声波焊接、电阻焊接或激光等基于能量线的照射的焊接。特别优选超声波焊接。

如图7所示那样,在第2正极集电体6b设置开口部6z。在将第2正极集电体6b与第1正极集电体6a连接之后,将开口部6z配置在与封口板2的电解液注液孔15对应的位置。

另外,固定工序和凸片部连接工序哪一者在先进行都可以,其中,在固定工序中,在封口板2固定第1正极集电体6a以及第1负极集电体8a,在凸片部连接工序中,在第2正极集电体6b以及第2负极集电体8b分别连接正极凸片部40以及负极凸片部50。优选在固定工序和凸片部连接工序之后,进行第1正极集电体6a与第2正极集电体6b的连接以及第1负极集电体8a与第2负极集电体8b的连接。由此,能成为体积能量密度更高的二次电池。

[第1正极集电体与第2正极集电体的连接]

如图6所示那样,在第1正极集电体6a设置集电体突起6x。并且,如图7所示那样,在第2正极集电体6b设置集电体开口6y。如图10所示那样,将第2正极集电体6b配置在第1绝缘构件63的绝缘构件第3区域63z上,使得第1正极集电体6a的集电体突起6x位于第2正极集电体6b的集电体开口6y内。然后,通过激光等能量线的照射对第1正极集电体6a的集电体突起6x和第2正极集电体6b的集电体开口6y的缘部进行焊接。由此,将第1正极集电体6a和第2正极集电体6b连接。另外,在第2正极集电体6b的集电体开口6y的周围设置集电体第1凹部6f。即,在集电体第1凹部6f的中央形成集电体开口6y。在集电体第1凹部6f焊接连接第1正极集电体6a和第2正极集电体6b。若在集电体开口6y的周围形成集电体第1凹部6f,则不增大集电体突起6x的高度就能将第1正极集电体6a和第2正极集电体6b焊接连接。

如图10所示那样,第2正极集电体6b具有连接正极凸片部40的凸片部连接区域6b1和连接第1正极集电体6a的集电体连接区域6b2。另外,第2正极集电体6b具有将凸片部连接区域6b1和集电体连接区域6b2相连的连接区域6b3。在与封口板2垂直的方向上,封口板2与凸片部连接区域6b1的距离小于封口板2与集电体连接区域6b2的距离。若是这样的结构,就能更加减小集电部所占的空间,成为体积能量密度更高的二次电池。

如图7所示那样,在第2正极集电体6b,在集电体开口6y的两侧设置目标孔6e。优选在通过激光等能量线的照射对第1正极集电体6a和第2正极集电体6b进行焊接时,将目标孔6e作为图像补正用的目标。优选对目标孔6e进行图像检测,并进行位置补正,沿着集电体开口6y的形状进行能量线的照射。

如图10所示那样,在第1正极集电体6a的与第1绝缘构件63对置的面且在集电体突起6x的背侧形成集电体第2凹部6w。由此,由于易于在第1正极集电体6a与第2正极集电体6b之间形成更大的焊接连接部,因而优选。另外,通过形成集电体第2凹部6w,能在对第1正极集电体6a和第2正极集电体6b进行焊接连接时,防止第1绝缘构件63因焊接时的热而损伤。

优选如图10所示那样,第1绝缘构件63的绝缘构件突起63b的下方(电极体3侧)的前端突出到第2正极集电体6b中开口部6z的周围的下表面的更下方(电极体3侧)。由此,能确实地防止密封栓16和第2正极集电体6b相接触。

[第1负极集电体与第2负极集电体的连接]

如图11所示那样,在第1负极集电体8a设置集电体突起8x。并且,如图7所示那样,在第2负极集电体8b设置集电体开口8y。如图11所示那样,使得第1负极集电体8a的集电体突起8x位于第2负极集电体8b的集电体开口8y内,从而将第2负极集电体8b配置在内部侧绝缘构件12上。然后,通过激光等能量线的照射对第1负极集电体8a的集电体突起8x和第2负极集电体8b的集电体开口8y的缘部进行焊接。由此,将第1负极集电体8a和第2负极集电体8b连接而形成焊接连接部。另外,在第2负极集电体8b的集电体开口8y的周围设置集电体第1凹部8g。即,在集电体第1凹部8g的中央形成集电体开口8y。在集电体第1凹部8g,将第1负极集电体8a和第2负极集电体8b焊接连接。在第2负极集电体8b与第2正极集电体6b同样地设置目标孔8k。

第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b分别优选设为铜或铜合金制。

如图11所示那样,在第1负极集电体8a的与内部侧绝缘构件12对置的面且在集电体突起8x的背侧形成集电体第2凹部8w。由此,由于易于在第1负极集电体8a与第2负极集电体8b之间形成更大的焊接连接部,因而优选。另外,通过形成集电体第2凹部8w,在对第1负极集电体8a和第2负极集电体8b进行焊接连接时,能防止内部侧绝缘构件12因焊接时的热而损伤。

如图11所示那样,第2负极集电体8b具有连接负极凸片部50的凸片部连接区域8b1和连接第1负极集电体8a的集电体连接区域8b2。另外,第2负极集电体8b具有将凸片部连接区域8b1和集电体连接区域8b2相连的连接区域8b3。并且,在与封口板2垂直的方向上,封口板2与凸片部连接区域8b1的距离小于封口板2与集电体连接区域8b2的距离。若是这样的结构,就能更加减小集电部所占的空间,成为体积能量密度更高的二次电池。另外,第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b优选分别经由内部侧绝缘构件12沿着封口板2配置。另外,内部侧绝缘构件12可以由多个部件构成。

另外,优选在内部侧绝缘构件12形成固定于第2负极集电体8b的固定部。由此,能更确实地防止第1负极集电体8a与第2负极集电体8b的连接部因冲击或振动等而损伤或破损。例如,能在内部侧绝缘构件12形成爪状的固定部,将内部侧绝缘构件12的爪状的固定部钩挂固定在第2负极集电体8b。或者,可以设置内部侧绝缘构件12的突起,在第2负极集电体8b设置固定用的开口或缺口,在第2负极集电体8b将内部侧绝缘构件12的突起插入到固定用的开口或缺口,并通过将内部侧绝缘构件12的突起的前端部扩径来进行固定。

另外,集电体突起6x以及集电体突起8x的俯视观察下的形状还能分别设为正圆形,但优选是跑道形状、椭圆形或方形(包含角部r化的形状)。

<电极体制作>

使第1正极凸片群40a、第2正极凸片群40b、第1负极凸片群50a以及第2负极凸片群50b弯曲,使得图7中的第1电极体要素3a的上表面和第2电极体要素3b的上表面直接或经由其他构件相接。由此,将第1电极体要素3a和第2电极体要素3b汇总成一个电极体3。

另外,优选在将第1正极集电体6a和第2正极集电体6b连接之后且在将第1电极体要素3a和第2电极体要素3b汇总成一者之前,将盖部80配置在与第1正极集电体6a对置的位置。另外,优选盖部80配置成将第1正极集电体6a与第2正极集电体6b的焊接连接部覆盖。优选盖部80与第1绝缘构件63连接。通过将第1电极体要素3a和第2电极体要素3b汇总成一者而成为电极体3,从而在构成电流阻断机构60的第1正极集电体6a与电极体3之间配置盖部80。

<方形二次电池的组装>

将安装于封口板2的电极体3用绝缘片14覆盖,插入到方形包装体1中。另外,绝缘片14优选将平板状的形状折弯成形成箱状或袋状而得到。然后,通过激光焊接等将封口板2和方形包装体1接合,将方形包装体1的开口封口。之后,由设于封口板2的电解液注液孔15注入含有电解质溶媒以及电解质盐的非水电解液。然后,将电解液注液孔15用密封栓16密封。

<关于第1负极集电体与第2负极集电体的连接>

以下说明第1负极集电体8a和第2负极集电体8b各自的结构的详细情况以及第1负极集电体8a与第2负极集电体8b连接的连接方法的详细情况。

如图8的(a)~(d)所示那样,在第1负极集电体8a设有端子插入孔8c。将负极端子9插入到端子插入孔8c中。在端子插入孔8c的周围设有集电体第1凹部8d。集电体第1凹部8d具有第1水平部8e和第1倾斜部8f。在第1负极集电体8a设有集电体突起8x。在第1负极集电体8a,在集电体突起8x的前端面设有粗面部170。粗面部170的表面粗糙度大于第1负极集电体8a中的其他部分的表面粗糙度。关于粗面部170的表面粗糙度,例如优选表面粗糙度的算术平均高度sa为0.2μm以上,更优选为0.5μm以上。

如图9的(a)~(d)所示那样,在第2负极集电体8b设有集电体开口8y。在集电体开口8y的周围设有集电体第1凹部8g。集电体第1凹部8g具有第2水平部8h和第2倾斜部8i。在位于集电体开口8y的周围的第2水平部8h和第2倾斜部8i分别设有粗面部171。粗面部171的表面粗糙度大于第2负极集电体8b中的其他部分的表面粗糙度。关于粗面部171的表面粗糙度,例如优选表面粗糙度的算术平均高度sa为0.2μm以上,更优选为0.5μm以上。

使用这样的第1负极集电体8a和第2负极集电体8b,用上述的方法来制作方形二次电池20。将第1负极集电体8a的集电体突起8x配置在第2负极集电体8b的集电体开口8y内,对集电体突起8x与集电体开口8y的嵌合部照射激光等能量线,将第1负极集电体8a和第2负极集电体8b焊接连接。这时,对第1负极集电体8a中的粗面部170和第2负极集电体8b中的粗面部171照射能量线。

粗面部170以及粗面部171由于成为与其他部分相比表面粗糙度更大的部分,因此难以反射能量线。因此,在对粗面部170以及粗面部171照射能量线时,第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b的温度易于上升,第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b易于熔融。因而,能更有效率地将第1负极集电体8a和第2负极集电体8b焊接连接,形成可靠性更高的焊接连接部。另外,能有效地抑制溅射或毛刺等产生。因此,成为更确实地防止了因溅射或脱落的毛刺而导致产生内部短路的可靠性高的二次电池。另外,在第1负极集电体8a和第2负极集电体8b是铜或铜合金制的情况下,由于熔点高且易于反射能量线,因此设置粗面部并对粗面部照射能量线来进行焊接是特别有效的。

另外,不需要在第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b双方设置粗面部。在第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b中的至少一者设置粗面部即可。另外,在对第2负极集电体8b设置粗面部的情况下,优选将粗面部设置在集电体开口8y的周边。也可以不在第2负极集电体8b设置集电体第1凹部8g。另外,在集电体第1凹部8g具有第2水平部8h和第2倾斜部8i的情况下,也可以仅在第2水平部8h设置粗面部。

优选在对第1负极集电体8a设置粗面部的情况下,将粗面部设置在集电体突起8x的前端面。优选使集电体突起8x的前端面的表面粗糙度大于集电体突起8x的侧面的表面粗糙度。通过不使集电体突起8x的侧面的表面粗糙度增大,能在将集电体突起8x插入到集电体开口8y内时抑制集电体突起8x与集电体开口8y的内表面接触而产生金属粉。

另外,示出在第2负极集电体8b设置集电体开口8y的示例,但也可以取代集电体开口8y而设置缺口。在该情况下,将集电体突起8x配置在缺口内,对第1负极集电体8a和第2负极集电体8b进行焊接连接。

作为在第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b中的至少一者形成粗面部的方法,特别优选对第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b中的至少一者照射能量线的方法。由此,能在给定的范围确实地形成粗面部。例如,能通过激光打标来设置粗面部。作为激光,能使用波长532nm的绿色激光。另外,作为用能量线的照射以外的方法设置粗面部的方法,考虑使用研磨剂、纸或锉、喷砂处理或化学蚀刻。

在第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b中的至少一者设置粗面部的时机并没有特别限定。

[实施方式2]

实施方式2所涉及的方形二次电池除了第1负极集电体的集电体突起附近的结构以及第2负极集电体的集电体开口附近的结构以外具有与上述的实施方式1所涉及的方形二次电池20同样的结构。图12的(a)是第1负极集电体108a与第2负极集电体108b的连接部附近的放大截面图,表示焊接前的状态。图12的(b)是第1负极集电体108a与第2负极集电体108b的连接部附近的放大截面图,表示焊接后的状态。

如图12的(a)所示那样,第1负极集电体108a具有集电体突起108x。另外,第2负极集电体108b具有集电体开口108y。集电体突起108x配置在集电体开口108y内。在第2负极集电体108b,在集电体开口108y的周围形成粗面部173。另外,在集电体开口108y的周围设置集电体第1凹部108g,粗面部173位于集电体第1凹部108g内。

第1负极集电体108a的集电体突起108x的高度小于第2负极集电体108b的集电体开口108y的高度(深度)。因此,集电体突起108x的前端面位于集电体开口108y内。通过设为这样的结构,即使在第2负极集电体108b的集电体开口108y的高度(深度)或第1负极集电体108a的集电体突起108x的高度中出现偏差,也能有效地防止第1负极集电体108a的集电体突起108x的高度和第2负极集电体108b的集电体开口108y的高度(深度)的大小关系发生替换。因而,能更稳定地进行焊接连接。并且,能使焊接连接部的可靠性更高。另外,第1负极集电体108a的集电体突起108x的高度与第2负极集电体108b的集电体开口108y的高度(深度)之差优选设为1mm以下,更优选设为0.5mm以下,进一步优选设为0.2mm以下。另外,更优选设为0.05mm以上。但并不限定于此。

对第1负极集电体108a的集电体突起108x与第2负极集电体108b的集电体开口108y的嵌合部照射激光等能量线,如图12的(b)所示那样形成焊接连接部190。

另外,能量线更多地照射到设于集电体开口108y的粗面部173,与第1负极集电体108a的集电体突起108x相比,第2负极集电体108b的集电体开口108y的缘部会更多地熔融。由此,能更稳定地进行焊接连接。另外,也可以在集电体突起108x的前端面设置粗面部。

[实施方式3]

实施方式3所涉及的方形二次电池除了第1负极集电体的集电体突起附近的结构以及第2负极集电体的集电体开口附近的结构以外具有与上述的实施方式1所涉及的方形二次电池20同样的结构。图13的(a)是第1负极集电体208a与第2负极集电体208b的连接部附近的放大截面图,表示焊接前的状态。图13的(b)是第1负极集电体208a与第2负极集电体208b的连接部附近的放大截面图,表示焊接后的状态。

如图13的(a)所示那样,第1负极集电体208a具有集电体突起208x。另外,第2负极集电体208b具有集电体开口208y。集电体突起208x配置在集电体开口208y内。在第1负极集电体208a的集电体突起208x的前端面形成粗面部270。另外,在集电体开口208y的周围设置集电体第1凹部208g。

第1负极集电体208a的集电体突起208x的高度大于第2负极集电体208b的集电体开口208y的高度(深度)。因此,集电体突起208x的前端面位于集电体开口208y之外。通过设为这样的结构,即使在第2负极集电体208b的集电体开口208y的高度(深度)或第1负极集电体208a的集电体突起208x的高度中出现偏差,也能有效地防止第1负极集电体208a的集电体突起208x的高度与第2负极集电体208b的集电体开口208y的高度(深度)的大小关系发生替换。因而,能更稳定地进行焊接连接。并且,能使焊接部的可靠性更高。另外,第1负极集电体208a的集电体突起208x的高度与第2负极集电体208b的集电体开口208y的高度(深度)之差优选设为1mm以下,更优选设为0.5mm以下,进一步优选设为0.2mm以下。另外,更优选设为0.05mm以上。但并不限定于此。

对第1负极集电体208a的集电体突起208x与第2负极集电体208b的集电体开口208y的嵌合部照射激光等能量线,如图13的(b)所示那样形成焊接连接部290。

另外,能量线更多地照射到设于第1负极集电体208a的集电体突起208x的粗面部270,与第2负极集电体208b相比,第1负极集电体208a的集电体突起208x会更多地熔融。由此,能更稳定地进行焊接连接。另外,也可以将粗面部设置在第2负极集电体208b的集电体开口208y的周围。

[实施方式4]

实施方式4所涉及的方形二次电池除了第1负极集电体的集电体突起附近的结构以及第2负极集电体的集电体开口附近的结构以外具有与上述的实施方式1所涉及的方形二次电池20同样的结构。图14是实施方式4所涉及的方形二次电池的负极端子9的附近的截面图,是沿着封口板2的长边方向的截面图。

第2负极集电体308b具有连接负极凸片部50的凸片部连接区域308b1和连接第1负极集电体308a的集电体连接区域308b2。另外,第2负极集电体308b具有将凸片部连接区域308b1和集电体连接区域308b2相连的连接区域308b3。

在集电体连接区域308b2设置厚度比其他部分薄的薄壁部308x。第2负极集电体308b的薄壁部308x与第1负极集电体308a焊接连接,形成焊接连接部390。

图15是实施方式4所涉及的二次电池的第1负极集电体308a与第2负极集电体308b的焊接连接部390的附近的放大截面图。图15的(a)是表示焊接前的状态的图,图15的(b)是表示焊接后的状态的图。

如图15的(a)所示那样,在第2负极集电体308b的薄壁部308x形成粗面部370。并且,通过对粗面部370照射能量线,从而如图15的(b)所示那样形成焊接连接部390,将第1负极集电体308a和第2负极集电体308b焊接连接。

<其他>

在上述的实施方式1中示出电极体3由两个电极体要素构成的示例,但并不限定于此。电极体3也可以是一个层叠型电极体。另外,电极体3也可以是将长条状的正极板和长条状的负极板隔着隔板卷绕而成的一个卷绕型电极体。或者,电极体3也可以包含三个以上的电极体要素。另外,电极体要素可以是卷绕型,也可以是层叠型。

第1正极集电体与第2正极集电体的连接、第1负极集电体与第2负极集电体的连接优选分别是基于激光、电子束、离子束等能量线的照射的连接。能量线的种类并没有特别限定,只要能使第1负极集电体以及第2负极集电体熔融来进行焊接即可。

在上述的实施方式1中示出如下形态:将负极端子9的凸缘部配置在电池壳体100的外部侧,将负极端子9插入到第1负极集电体8a的端子插入孔8c中,将负极端子9在电池壳体100的内部侧进行铆接。也可以取而代之而设为如下形态:将负极端子9的凸缘部配置在电池壳体100的内部侧,将负极端子9配置在电池壳体100的外部侧并插入到设于导电性构件的端子插入孔中,将负极端子9在电池壳体100的外部侧进行铆接。在该情况下,在负极端子9的凸缘部焊接连接第1负极集电体8a。

在上述的实施方式1中示出在第1负极集电体8a以及第2负极集电体8b中的至少一者设置粗面部的示例。还能在第1正极集电体6a以及第2正极集电体6b中的至少一者设置粗面部。

在上述的实施方式1中示出在正极板与正极端子7之间的导电路径设置电流阻断机构60的示例,但也可以省略电流阻断机构60。在不设置电流阻断机构60的情况下,能将第1正极集电体以及第2正极集电体分别设为与第1负极集电体和第2负极集电体同样的形状。

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